Chicago Üniversitesi ve Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndan uzmanlardan oluşan bir bilim insanı ekibi, evrenin madde dağılımının bugüne kadarki en doğru ölçümlerinden birini yayınlayarak oyunun kurallarını değiştiren bir duyuru yaptı.
Analiz, evrenin evrimini anlamak için Karanlık Enerji Araştırması ve Güney Kutbu Teleskopu verilerini birleştirir.
Bazen sorunun ne olduğunu bilmek için önce onu bulmanız gerekir.
Evren başladığında, madde dışarı fırladı ve yavaş yavaş bugün bildiğimiz ve sevdiğimiz gezegenleri, yıldızları ve galaksileri oluşturdu. Bilim adamları, bugün bu maddenin dikkatlice bir haritasını çıkararak, evrenin evrimini şekillendiren güçleri anlamaya çalışabilirler.
Chicago Üniversitesi ve Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndan birçoğu da dahil olmak üzere bir grup bilim adamı, bugün maddenin evrende nasıl dağıldığına dair şimdiye kadar yapılmış en kesin ölçümlerden birini yayınladı.
Evrenin iki büyük teleskop araştırmasından, Karanlık Enerji Araştırması ve Güney Kutbu Teleskobu’ndan elde edilen verileri birleştiren analiz, 150’den fazla araştırmacının katılımıyla yapıldı ve 31 Ocak’ta dergide üç makalelik bir dizi olarak yayınlandı. Fiziksel İnceleme D.
Diğer bulguların yanı sıra analiz, maddenin mevcut en iyi evren modelimize göre beklediğimiz kadar “kütleli” olmadığını gösteriyor ve bu da mevcut standart evren modelimizde eksik bir şeylerin olabileceğine dair bir dizi kanıta katkıda bulunuyor. .
Bilim adamları, Şili’deki Karanlık Enerji Araştırması ve Güney Kutbu Teleskobu tarafından alınan verileri kullanarak, evrendeki tüm maddeyle ilgili yeni bir araştırma yayınladılar. Kredi bilgileri: Fotoğraf: Andreas Papadopoulos
Soğutma ve kümeler
Sonra Büyük patlama evrendeki tüm maddeyi yaklaşık 13 milyar yıl önce çok sıcak, yoğun bir kaç dakika içinde yarattı, bu madde dışarıya doğru yayılıyor, ilerledikçe soğuyor ve topaklanıyor. Bilim adamları bu konunun izini sürmekle çok ilgileniyorlar; tüm meselenin nereye vardığını görerek, ne olduğunu ve hangi güçlerin devreye girmiş olması gerektiğini yeniden yaratmaya çalışabilirler.
İlk adım, teleskoplarla muazzam miktarda veri toplamaktır.
Bu çalışmada, bilim adamları çok farklı iki teleskop araştırmasından elde edilen verileri birleştirdiler: Şili’deki bir dağın tepesinden altı yıl boyunca gökyüzünü tarayan Karanlık Enerji Araştırması ve hala dolaşmakta olan hafif radyasyon izlerini arayan Güney Kutbu Teleskopu. evrenin ilk birkaç anından itibaren gökyüzünde.
Güney Kutbu Teleskopu, evrendeki en eski ışık olarak kabul edilen CMB’yi ölçmek için Argonne ile bir dizi ulusal laboratuvar ve üniversite arasındaki işbirliğinin bir parçasıdır. Güney Kutbu’nun yüksek irtifası ve aşırı kuru koşulları, su buharının belirli ışık dalga boylarını emmesini engeller. Kredi: Görüntü, Argonne Ulusal Laboratuvarı
Gökyüzüne bakmanın iki farklı yöntemini birleştirmek, ölçüm biçimlerinden birindeki bir hata nedeniyle sonuçların yanılma olasılığını azaltır. Çalışmaların baş yazarlarından biri olan UChicago astrofizikçisi Chihway Chang, “Bir çapraz kontrol gibi işlev görüyor, bu nedenle birini veya diğerini kullanmanıza göre çok daha sağlam bir ölçüm haline geliyor” dedi.
Her iki durumda da analiz, adı verilen bir fenomene baktı. yerçekimi merceği. Işık evrende yol alırken, galaksiler gibi çok yerçekimi olan nesnelerden geçerken hafifçe bükülebilir.
Bu yöntem hem normal maddeyi hem de karanlık maddeyi -sadece normal madde üzerindeki etkileri nedeniyle tespit edebildiğimiz gizemli madde biçimini- yakalar çünkü hem normal hem de karanlık madde yerçekimi uygular.
Bilim adamları, bu iki veri setini titizlikle analiz ederek, tüm maddenin evrende nerede sona erdiğini anlayabilirler. Yazarlar, önceki analizlere kıyasla, önceki ölçümlerden daha kesin – yani, bu konunun nereye vardığına dair olasılıkları daraltıyor – dedi.
Ekip, Karanlık Enerji Araştırması teleskobu (solda) ve Güney Kutbu Teleskopu’ndan (sağda) alınan gökyüzü haritalarını üst üste bindirerek, maddenin nasıl dağıldığına dair bir harita oluşturabildi; bu, evreni şekillendiren güçleri anlamak için çok önemli. Kredi: Yuuki Omori’nin izniyle görüntü
Sonuçların çoğu, şu anda kabul edilen en iyi evren teorisine mükemmel bir şekilde uyuyor.
Ancak, geçmişte başka analizler tarafından da önerilmiş olan bir çatlağın işaretleri de var.
Analiz ortak yazarı ve Hawaii Üniversitesi astrofizikçisi Eric Baxter (UChicago PhD’14), “Mevcut evrende, erken evrene bağlı standart kozmolojik modelimizi varsaydığımızdan biraz daha az dalgalanma var gibi görünüyor” dedi.
Yani, şu anda kabul edilen tüm fizik yasalarını içeren bir model yaparsanız, ardından evrenin başlangıcından itibaren okumaları alır ve zaman içinde ileriye doğru tahminde bulunursanız, sonuçlar bugün etrafımızda gerçekte ölçtüğümüzden biraz farklı görünür.
“Evrene bu farklı bakış açılarını birleştirdiğinizde yapabileceğiniz pek çok yeni şey var.”
— Chihway Chang, UChicago astrofizikçisi
Spesifik olarak, bugünün okumaları, evrenin, modelin tahmin ettiğinden daha az “küme” (eşit bir şekilde dağılmak yerine belirli alanlarda kümelenme) olduğunu gösteriyor.
Bilim adamları, diğer araştırmalar aynı sonuçları bulmaya devam ederse, bunun mevcut evren modelimizde bir şeylerin eksik olduğu anlamına gelebileceğini, ancak sonuçların henüz bilim adamlarının sağlam olarak kabul ettiği istatistiksel düzeyde olmadığını söylüyor. Bu daha fazla çalışma gerektirecektir.
Bununla birlikte, çok farklı iki teleskop araştırmasından faydalı bilgiler sağladığı için analiz bir dönüm noktasıdır. Önümüzdeki yıllarda daha büyük teleskoplar devreye girdiğinden, bu astrofiziğin geleceği için çok beklenen bir stratejidir, ancak henüz çok azı gerçekleştirilmiştir.
Chang, “Bence bu alıştırma, bu tür analizler yapmanın hem zorluklarını hem de faydalarını gösterdi” dedi. “Evrene bu farklı bakış açılarını birleştirdiğinizde yapabileceğiniz pek çok yeni şey var.”
Chicago Üniversitesi Kavli Ortak Üyesi Yuuki Omori aynı zamanda makalelerin baş yazarlarından biriydi. Tam çalışmalar ve yazarlıklar, “SPT ve Planck’tan Dark Energy Survey Year 3 verilerinin ve CMB lensinin ortak analizi”, şu adreste editörün önerisi olarak seçilen üç makalede bulunabilir: Fiziksel İnceleme D.
Referanslar:
“Dark Energy Survey Year 3 verilerinin ortak analizi ve SPT’den SPK merceği ve planck. I. SPK mercekleme haritalarının ve modelleme seçeneklerinin oluşturulması”, Y. Omori ve diğerleri. (DES ve SPT İşbirlikleri), 31 Ocak 2023, Fiziksel İnceleme D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023529
“Dark Energy Survey Year 3 verilerinin ortak analizi ve SPT’den SPK merceği ve planck. II. Çapraz korelasyon ölçümleri ve kozmolojik kısıtlamalar”, C. Chang ve diğerleri. (DES & SPT İşbirlikleri), 31 Ocak 2023, Fiziksel İnceleme D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023530
“Dark Energy Survey Year 3 verilerinin ortak analizi ve SPT’den SPK merceği ve planck. III. Kombine kozmolojik kısıtlamalar”, T. M. C. Abbott ve diğerleri. (DES ve SPT İşbirlikleri), 31 Ocak 2023, Fiziksel İnceleme D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023531
Güney Kutbu Teleskobu, öncelikle Ulusal Bilim Vakfı ve Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilmektedir ve Chicago Üniversitesi liderliğindeki bir işbirliği tarafından işletilmektedir. Karanlık Enerji Araştırması, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı tarafından koordine edilen ve Enerji Bakanlığı, Ulusal Bilim Vakfı ve dünyadaki birçok kurum tarafından finanse edilen uluslararası bir işbirliğiydi.
